天文学问题提问100题

宇宙是一个广阔的空间，而且也只会越变越大。正如我们现在在文章中看到的：银河系离我们越来越远，宇宙空间也在不断膨胀。这不是因为真实的星系悬浮在宇宙空间中，而是因为宇宙空间自身正在膨胀。令人震惊的是，科学家不知道为什么现在的主流理论都把重点放在暗能量上。专家们估计整个宇宙68%的能量都是神秘的暗能量，尽管没人能搞清楚暗能量到底是什么以及它们是什么组成的。我们可以稍加稍加自信地认为暗物质是宇宙加速膨胀的原因。但是，在宇宙持续膨胀140亿年后，它会收缩吗？

Kevin认为宇宙会持续膨胀到时间的尽头。是否存在一瞬间所有事物都会再回归本源，专家们难以对此达成共识。专家们都认可宇宙的未来至少有三种结局。第一种也是最可能的理论称作冷寂，或是更不好的结局——热寂。这个理论认为宇宙最终变得萧条以至于所有的气体尘埃和物质无法通过引力的作用聚集在一起。这就意味着没有新的星体会形成，所有形式的热量和能量的交换都会不再存在。宇宙最大熵理论意味着宇宙最终会变成无休无尽，没有任何物质的真空。谁也猜不透绝对的真空到底会发生什么，但是可以清楚的是行星、星星和星系包括生命都将不复存在。

第二种理论理论称之为大撕裂——完全令人恐惧的一种结局。大撕裂理论认为暗能量最终会变得无比强大以至于它们可以克服引力的作用。按照字面意思理解就是暗能量变得强大撕裂宇宙空间。引力的力量变得微小和无关紧要，暗能量会无情地摧毁所有的恒星、卫星、黑洞甚至每一个原子都不会存在。因为所有物质都会湮灭宇宙也不复存在。

推测一个由100%暗物质构成的宇宙会是什么样子目前是不可能的，尤其是因为我们还不知道暗物质究竟是什么。这是不是听起来十分恐怖？对于宇宙最终将走向何处的理论被称为“大坍缩”，这也是最让今天的我们感兴趣的地方。这个理论在本质上是和“大撕裂”完全相反的。有专家提出假设，引力可能会在某一天变得十分强，或者至少相对而言，推动宇宙膨胀的力会变得十分弱，从而导致宇宙的进一步膨胀被终止。宇宙将会开始将所有东西拉回到一个单一的引力点，这个点被称作奇点。

总的来说，我们的宇宙和其中的任何事物都会缩小缩回到它最初的样子。通过纯粹的基本力，“大坍缩”将会集中在已经形成的星系。如果引力变得更强，像附近的室女座这样的星系团将会开始合并、坍缩到一起。随着恒星、行星等各种天体发生激烈碰撞，炫目的天体级别的爆炸在星系团中随处可见，星系团将一片沸腾。但是碰撞到一起并不是可能发生的最糟糕的事情。

宇宙本身的温度将会最终上升到一定程度，意味着恒星再也不能释放她们内部的热量，这就好像将她们活烹至死一般。最终，她们将急剧爆发并化为壮丽而混乱的超新星。宇宙的体量很大，不论哪种方式，宇宙都将在很长的一段时间内保持为一片沸腾的星之海洋。碰撞、坍缩、爆发，这些过程可能将需要数百数千甚至上百万年的时间，才能将我们星系中的所有物质完全展开来。包括那些恒星、行星的残留物质，当然也有我们的地球，将最终合并成超巨大的黑洞。这些黑洞将会一个接一个地吸引到一起，最终形成一个包含着一切物质的终极黑洞，这个终极黑洞便是奇点。存在的每一丁点物质都将最终压缩到这一点。我们所熟知的宇宙将会在这一刻迎来她生命的终结。

一些专家甚至相信这会导致一个逆转的宇宙大爆炸。根据这个理论，这个奇点将会最终将其在大坍缩中收集的所有物质都喷射出来，将它们送回，创造一个新的宇宙生命的轮回。如果这个理论是正确的，那么我们很有可能已经生活在了这个无限的死亡——重生的宇宙循环之中了，也许那个诞生了我们所熟知的一切的宇宙大爆炸只不过是之前的奇点逆转的结果罢了。

这可能是人类在宇宙中存在的第一百万次，甚至第十亿次。在人类可以想象到的最复杂的电脑游戏中，生命的存在达到了一种无敌的水平。让你惊讶了吧，不是吗？既然占星术和科学方法总是在在变化，收缩理论（shrink Theory）会得以应验吗？暗能量这个专业名词直到1998年才被发明，大部分对其有一定了解的人倾向于认为大危机不会发生。越来越多的证据表明，宇宙实际上正在以比以往想象的更快的速度加速，而且没有减速的迹象。到目前为止，虽然没有人能确定，但更多的线索表明要么是一次大撕裂，要么是一次大冰冻，而大部分人接受后者这个说法。

到目前为止，最可能的说法是暗能量的本质仍然是完全未知的，因为我们几乎不知道它的属性和活动方式。有可能暗能量某天会消失或者毫无征兆地改变其属性，然后在各种各样的大宇宙中产生更强的引力。宇宙的终点将是被压缩成一个微小的奇点。然而，暗能量的力量似乎是恒定的，这意味着它很可能会像现在这样持续无限长时间，这就是为什么大冻结仍然是最被广泛接受的结果。对于大多数专家来说，如果暗能量强度增加，我们可能会走向大撕裂。如果它减弱，大挤压和宇宙就会收缩，否则我们的星系和其他星系就会变得非常非常寒冷。现在还没必要裹上毯子，就算这要发生，那也是很久很久以后了。

宇宙就是时间、空间以及空间里的物质，这些物质包括行星、恒星、星系和物质和能量的其他所有形式。大爆炸理论就是一种揭示宇宙发展历程的宇宙学描述。根据此理论估计，空间和时间在137.99±0.21亿年前一起出现，并自那以后宇宙就不断地在膨胀。虽然宇宙的空间大小还是未知的，但是我们还是可以测量出可观测宇宙的尺寸。目前估计宇宙的直径为930亿光年。

关于宇宙和人的疑问

答案是A。

说实在的，我也不知道四种黑洞的质量排序，以及分类界限。但照样能对这道题目做出合理的判断。视界半径是10的负十五次方米，也就是百万分之一的纳米，比氢原子的半径还小几千倍。这样小的数量级，答案不是很明显了么？

这道题目恐怕很抽象吧，把楼主吓到了吧？仔细思考一下，并不尽然。

宇宙诞生于何时？宇宙是如何起源的？这个神秘难解的题目，多少年来一直困扰人们的头脑。经过天文学家和天文物理学家们的多年辛勤探索和艰苦细心观测，近年来对宇宙的认识有了进一步的深化，对宇宙的观察视野也大大拓宽和加深，目前已能窥视的宇宙深度达200亿光年之遥。这可是个不小的天文数字，以每秒30万公里的速度航行也要走上200亿年（但实际上不一定用200亿年），这是多么遥远的宇宙空间呀！然而，宇宙的奥秘是无穷的，即使地球人的科学技术达到如此先进程度，还有好多宇宙间的疑问和迷团没有解开，还需人们不断地努力和探讨。

关于宇宙的诞生与起源，某些天文学家用大爆炸理论来加以解释。这个理论的实质内容是：在约200亿年前，原始宇宙是混沌不清的。这种混沌状态逐渐形成一块具有超密度的物质--密集在“宇宙原点”的极小空间内，后来在一种力的作用下便产生了激烈的大爆炸，使所有物质向四面八方飞散而去。这一爆炸发生在约200亿年前，但宇宙整体膨胀过程至今还未停止，宇宙在继续膨胀。根据天文学家们的观测，很多恒星目前仍在向外移动。在1929年美国天文学家哈勃发现银河系之外的河外星系普遍具有红移现象（星体向远方移去的现象）。此外，粒子物理学试验也支持了这种大爆炸理论。这种理论与爱因斯坦在1916年发表的广义相对论相符。到目前为止，关于宇宙起源的假说和理论已有40多种，其说不一，但较有说服力的还首推大爆炸理论。3K0微波背景辐射，氢和氦二元素的丰度完全支持大爆炸理论。

宇宙大爆炸时的原点，我们称其为宇宙的时间原点和空间原点。在最初爆炸的1秒之内爆炸产生各种粒子、射线、辐射光子，也就由此确定了现今宇宙的基本特性：宇宙各向同性，宇宙各向均匀。宇宙充满了正物质和反物质，但反物质较少。爆炸1秒钟之后，在1分钟-3分钟形成各种金属原子核；3分钟-10000年间，物质粒子取代光子而形成物质时代。空间充满原始物质团。10亿年后，宇宙物质尘埃云集而凝结成星系。因此说，宇宙星系是在190亿年前就开始形成的，再过20亿年，开始形成第一代恒星，恒星内部进行激烈的热核反应，重元素开始出现。这个过程达100亿年的时间。到50亿年前，太阳系星云开始收缩，开始形成地球等太阳的行星，整个太阳系结构也在此时形成。到30亿年前，地球上开始现出现微观生命体；4亿年前，海洋中开始出现贝类，陆地上出现动物并繁衍后代。到2亿年前，开始出现哺乳动物；0.5亿年-0.6亿年前，最早的灵长目动物出现；数百年前，出现类人动物；后来原始人类诞生，过着茹毛饮血生活；数十万年前，人类开始会用“火”，并可制造简单石器工具，智力进步迅速，数万年前，人类开始学会画画，结绳记事，开始走上文明之途；一万年到数千年前，地球人顿开茅塞，智慧之窗大开，懂得了农业耕作，了解了天文地理，能观察天象（也有人提出此时是受天外生物启发和交配传下后代所至）。总之，这时的地球人十分聪明。直到今天，特别是到公元20世纪初，地球人开始经历了数次大革命（工业革命，电能和原子能革命），懂得使用无线电，发明了计算机，地球人文明社会开始向高级阶段进步。尤其在20世纪60年代开始进行了宇宙探索飞行，实现了登月球并开始开发宇宙。这是地球人文明的写照。其它星球（行星）上的生物进化可能比我们还要早几千年、几万年甚至几百万年。当然有的星球上（行星）的生物有可能比我们落后或者某些星球根本无生物。宇宙中除行星外，还有能发光发热的恒星和其它各类星体（包括彗星、暗星、类星体及星云等）。这就是至今为止我们所能看到的宇宙及其起源经过。

除大爆炸理论外，还有宇宙是恒定的和大旋转理论等，谁是谁非还待探索。

宇宙的结构与运动

茫茫宇宙无边无垠，耿耿星辰变化万千。人们自然要问：宇宙到底有多大？他的结构和运动如何？这是有关宇宙的又一疑问。从广义上讲，宇宙是无穷大，没有边际。到目前为止，我们测知太阳系的直径约有120亿公里，而银河系的直径有8.15万光年。银河系中像太阳系这样的恒星系约有2000亿个。其中可能有生命的有100万个。太阳系中以太阳为中心，有九大行星绕其运行公转，而每个行星本身又在不停的自转。推测其它类似太阳系的星系其运动也大同小异。银河系是由无数恒星系组成，整个银河系又像一块大铁饼，中间厚，边缘薄。从上鸟瞰，银河系呈螺旋状渐开线结构，而从测面看，银河系就象一个扁扁的大铁饼。太阳系则位于这个扁秩饼的外侧；边缘。这个铁饼厚就有0.6万光年。银河厚度最大的中心处称银核，较薄的边缘称银盘。太阳位于银盘中部，离银核有3有万光年。银河系以银核为中心不停地旋转，规律为里慢外快，在太阳处的旋速为250公里/秒。而银河系整体还围绕一个中心（不明何处）作公转运动，周期尚不清楚。而天文界估计银河公转周期这1.76亿年。

人们新近还发现，银河系（由上千亿颗恒星组成螺旋体）中约有1亿个暗星组织，每个相当于太阳的1/10，称弱互扰大质量粒子群。银河系边缘上还有约5万光年的扇形氢云，能发射无线电波。

除银河系外，类似银河系的河外星系还有很多，他们都是巨大的恒星集团，现已观测到的就有上千亿个。星系形态丰富多彩，主要有四个类型：（1）不规则星系（形状无规律，无明显中心，无漩涡），如猎犬座中的NGC4631等星系。（2）洲涡星系（有漩臂从中心向外旋卷形状多姿丽，旋臂多为二条；其中又分为旋臂向外舒展的；旋臂向中心卷缩合拢的；介于前二者之间的）。银河属于漩涡星系。（3）棒状星系（有漩涡，但中心为棒状，两端延伸出长短不一的旋臂）。（4）椭圆星系和圆形星系（星系形状呈椭圆或圆形）。如狮子座的NG3379就是圆形星系。星系的形成演变过程公认的有：不规则形-棒形-漩涡形-椭圆形-圆形。关于这些不同形状的星系结构形成原因，至今不明，尚在探索中。

整个宇宙，就是由上述介绍的星云、星团、星系等结构组成，基本上多重旋转结构。恒星是从高密星云的自身引力收缩形成温度渐升的氢原子云、氢离子云，最终导至热核反应而成为发光发热的恒星。最早期的恒星闪蓝白光。渐渐变为橙光、红光乃至塌陷而成黑洞。

总而言之，宇宙中现已充满着星云、星团、星系，总星系，总体呈多重旋转结构，处于不停的膨胀和运动，这就是现今宇宙的运动形式特点。

宇宙究竟有多大？

据多年探测得知，目前已观察到的星河（河外星系）就有10亿个。仙女座银河就含有2000亿星球。如此下去，宇宙中的星球真有如河滩上的沙粒那么多。常言道：“人外有人，天外有天”。是说宇宙无边无沿。关于宇宙尺度之谜，德国哲学家康德提出著名的“时空悖论”，强调人们关于宇宙有限和无限的理解必然存在矛盾。而爱因斯坦1917年提出了有限宇宙模型，他提出：“应把宇宙看成是一个在空间尺度方面是有限的闭合的连续区”。并从宇宙物质均匀分布的前提下，在数学上建筑了一个“无界而有限”，“有限而闭合”的四维连续体。即宇宙是封闭的“宇宙球”。根据此观点，在宇宙上任意一点上发出的光线，将会沿着时空曲面在100亿年后返回到它的出发点。这样奇妙学说，至今人们还不甚完全理解。时空曲率是正还是负？还是零（爱氏本人趋于同意正曲率存在）？人们还无法确切回答。不过美国一位科学家利用电子计算机处理观察宇宙光时，确实看到了成光圈状的由某星系发出的光线，这无疑是对爱因斯坦“宇宙球”理论的支持和验证。最后，关于宇宙尺度等问题，还有待留出时间去探讨。但可以说，对宇宙的认识是无止境的。如果找不到电宇宙的深度和找不到膨胀的极限，那么宇宙尺度问题可能永远是个谜（笔者研究认为，有形宇宙是有界的，无形能海宇宙是无限的。）

近年来，在宇宙观测上有不少新发现。首先，用高性能的太空天文望远镜已能看到170亿光年之外的宇宙世界，发现在银河系之外，有很多河外星系。已被观察到的河外星系已达上万个。在各河外星系之间具有广垠的空间，这就是说这些河处星系并非均匀地分布在宇宙空间。这种宇宙结构有点像肥皂泡一般，在泡的中间是广垠的真空空间，而在泡的的壁上分布着各个星系。另一发现是在宇宙深处存在着“宇宙长城”。这种呈带状的星系如同长城一般，长约5亿光年，宽约2亿光年，厚约0.15亿光年。这是观测6000个星系后得到的结果。它离地球约有2亿至3亿光年之遥的距离。

另外，由最近的宇宙观测还发现，宇宙中的看不见的暗物质占90/%左右，只有10/%左右的物质（如各个星系）为亮物质。暗物质对亮物质必然产生极大有影响。近年来在宇宙中发现的黑洞就是暗物质的一个很好例证。上述关于“宇宙泡”发现即“宇宙长城”的发现，以及非均匀分布的各种形状的星系的发现，都说明了宇宙实际上并非是均匀的。

宇宙的运动是绝对的，静止是相对的。比如行星有自转和公转，恒星亦有自转和公转，而星系也是在作快速的旋转。类推下去，茫茫宇宙也必然在作不停的运动和变化。因为我们已经知道，地球过去和现在的运动速度，轨道和形状是不同的，北斗七星几万年前的开头和现在也是不同，所有这些证据都说明了宇宙在运动和变化不止。大爆炸理论本身也揭示宇宙是在不停地膨胀着。我们人类是生话在地球上，更确切说实际上是生活在一个运动不止、噪声、干扰不断的行星上，并时时刻刻在作宇宙旅行，它随时“从宇宙时间观念出发”都有与其它小行星相撞的可能（据天文计算得知，与10公里直径的小行星相撞的概率是106年一次；与100公里直径小行星相撞的概率是107年一次），碰撞后必将产生爆炸，产生声、光、电效应。所有行星（如火星、金星、水星等）及卫星（如月亮）都遭遇到上述来自宇宙炮弹--陨石、小行星的轰击，因此这些星星球上都有环形山的痕迹。此外，宇宙中还有无数的周期和非周期彗星在穿行。太空中充满各种光子流，粒子流，宇宙尘埃......我们所不知道的可能比我们所知道的还多得多。神秘的宇宙就是有如此奥妙的结构，有如此神奇地运动，如永动机般地运行，变化万千，运作不止。可以说，宇宙中几乎没有不运动的星体。让我们永不休止地去认识这博大而神秘的宇宙吧！